[发明专利]抗蚀剂组合物和图案化方法

说明书

本发明涉及抗蚀剂组合物和图案化方法。本发明提供包含基体聚合物和羧酸或磺酰胺的金属盐的抗蚀剂组合物，金属选自钙、锶、钡、铈、铝、铟、镓、铊、钪和钇。抗蚀剂组合物显示出增敏效果和酸扩散抑制效果，且形成具有改进的分辨率、LWR和CDU的图案。

交叉引用相关申请

依据35 U.S.C.§119(a)，该非临时申请要求于2016年10月6日在日本提交的专利申请NO.2016-197752的优先权，其全部内容作为参考结合入本文中。

技术领域

本发明涉及抗蚀剂组合物，其包含羧酸或磺酰胺的金属盐，金属是钙、锶、钡、铈、铝、铟、镓、铊、钪、或钇，并涉及使用该抗蚀剂组合物的图案化方法。

背景技术

为了满足LSI的更高集成密集度和运行速度的要求，减少图案尺寸(patternrule)的努力正在迅速发展。广泛传播的闪存市场和增加存储容量的需求推动了小型化技术的发展。作为先进的小型化技术，已经大规模实现了通过ArF光刻技术在65nm节点处的微电子器件的制造。通过下一代ArF浸没式光刻技术来制造45nm节点器件正在接近高容量应用的边缘。下一代32nm节点的候选者包括使用具有比水更高的折射率的液体与高折射率透镜和高折射率抗蚀剂膜结合的超高NA透镜浸没式光刻、波长13.5nm的EUV光刻和ArF光刻的双重图案化版本，已经对其进行了积极的研究工作。

用于掩模制造的曝光系统从激光束曝光系统转变为EB曝光系统以增加线宽的精度。由于通过增加EB曝光系统中的电子枪的加速电压使得进一步减小尺寸成为可能，因此在当前主流系统中，加速电压从10kV增加到30kV，且达到了50kV，目前正对100kV的电压进行研究。

随着图案特征尺寸减小，接近光的衍射极限，光对比度降低。在正型抗蚀剂膜的情况下，光对比度的降低导致孔和沟槽图案的分辨率和焦点范围(focus margin)的降低。

随着图案特征尺寸减小，线图案的边缘粗糙度(LWR)和孔图案的临界尺寸均匀性(CDU)被认为是重要的。要指出的是，这些因素受到基体聚合物和产酸剂的偏聚(segregation)或聚集以及所产生的酸的扩散的影响。存在随着抗蚀剂膜变薄LWR变大的趋势。对应于尺寸减小的进展，膜厚减小，这导致LWR的劣化，成为严重的问题。

EUV光刻抗蚀剂必须同时满足高灵敏度、高分辨率和低LWR。随着酸扩散距离减小，LWR降低，但灵敏度变得更低。例如，随着PEB温度的降低，结果是LWR降低，但是灵敏度更低。随着所添加的猝灭剂的量增加，结果是LWR降低，但是灵敏度更低。有必要克服灵敏度与LWR之间的权衡关系。期待具有高灵敏度和分辨率以及改进的LWR和CDU的抗蚀剂材料。

专利文件1提出了一种抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物包含含有具有酸不稳定基团取代的羧基或酚羟基的重复单元的聚合物、产酸剂、和羧酸的金属盐或β-二酮的金属络合物。由产酸剂曝光后产生的酸进行与羧酸的金属盐或β-二酮的金属络合物的离子交换。即，酸被捕获，羧酸的金属盐或β-二酮的金属络合物作为酸催化剂的猝灭剂发挥作用。金属猝灭剂对于控制酸扩散是有效的，但是对于积极改进灵敏度不是有效的。期待具有高灵敏度并对控制酸扩散有效的抗蚀剂组合物。

现有技术文献

专利文献1：JP-A 2013-025211(USP 9360753)

发明内容

随着光的波长变短，其能量密度变高，且因此经曝光产生的光子数变小。光子数的变化引起LWR和CDU的变化。随着曝光剂量增加，光子数增加，导致光子数的变化更小。因此，灵敏度和分辨率之间，LWR和CDU之间存在权衡关系。特别地，EUV光刻抗蚀剂材料具有以下趋势：更低的灵敏度、导致更好的LWR和CDU。